ЭЖЕКЦИОННО-ВИХРЕВАЯ ГРАДИРНЯ Российский патент 2001 года по МПК F28C1/06 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на предприятиях любого профиля, где требуется охлаждение оборотной воды.

Известна вентиляторная градирня, содержащая корпус, водораспределительный узел, верхний бассейн, каплеуловитель и нижний поддон для сбора воды (см. патент РФ N 2115081, МПК F 28 С 1/04, 1998).

Недостатки данной конструкции состоят в следующем.

Градирня имеет одну основную зону эффективного тепломассообмена - область оросителя, имеющую значительное аэродинамическое сопротивление. Форма тракта воздушных каналов от входа вентилятора до выхода после каплеуловителя имеет резкие повороты, т.е. также создает дополнительные сопротивления движению воздушного потока. При такой конструкции все необходимое для тепломассообмена количество воздуха подает вентилятор. Таким образом, на подачу необходимого воздуха и преодоление аэродинамических сопротивлений затрачивается значительное количество энергии.

Система водораспределения в виде бассейна с перфорированным днищем неэффективна при охлаждении воды, имеющей высокие концентрации микроорганизмов, т.к. при этом отверстия заплывают образующейся биомассой и нарушается циркуляция воды.

Задача изобретения - снижение удельного энергопотребления градирни и повышение степени охлаждения оборотной воды.

Поставленная задача решается тем, что вентиляторная градирня содержит корпус, водораспределительный узел, нижний поддон для сбора воды, верхний бассейн и малый бассейн над вентиляционным каналом, водораспределительный узел выполнен в виде системы эжекторов, инжектирующих дополнительное количество воздуха за счет бросовой энергии водяного потока, а в днище верхнего бассейна смонтированы сопла, реализующие перекрестно-вихревое движение теплоносителей, и в полой нижней части градирни капли витают в вихревом, воздушном потоке, т.е. градирня имеет четыре зоны эффективного теплообмена с вихревым движением потоков теплоносителей.

На фиг. 1 изображен главный вид градирни; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, схема движения потока теплоносителей в сопле; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, схема системы эжекторов.

Градирня имеет опорную металлоконструкцию 1, на которой установлен нижний поддон 2. В центре поддона 2 выполнен вентиляционный канал 3, в нижней части которого установлен осевой вентилятор 4, а в верхней части смонтированы малый бассейн 5, предохраняющий вентилятор 4 от попадания капель и направляющий аппарат с обтекателем 6 и завихрителем 7 воздушного потока. В плане градирня имеет круглую или многогранную форму. Весь объем градирни разделен верхним бассейном 8 на две части - верхнюю и нижнюю. В днище бассейна 8 выполнены отверстия, в которых установлены сопла 9, а в боковых стенках смонтирована система эжекторов 10, состоящих из сопл и установленных внутри форсунок 11, подающих охлаждаемую воду. Водораспределительный узел состоит из основного горизонтального коллектора 12, лежащего на выступающих концах радиальных балок опорной рамы, вертикальных стояков 13 и коротких горизонтальных коллекторов 14, на которых смонтированы форсунки 14. После реализации процесса тепломассообмена паровоздушная смесь проходит через сепарационное устройство 15, где происходит отделение капель, а затем через диффузор 16 удаляется в атмосферу.

Охлаждаемая вода под напором из основного коллектора 12 через стояки 13 попадает в систему эжекторов 10, где с большой скоростью выбрасывается форсунками 11 в верхнюю часть градирни, попутно инжектируя значительное количество воздуха. При этом потоки всасываемого воздуха интенсивно перемешиваются с каплями и уже в факеле форсунки 11 происходит значительное охлаждение воды до ее падения в верхний бассейн 8, т.е. создается первая зона охлаждения. Другой поток воздуха вентилятором 4 подается через вентиляционный канал 3 в нижнюю часть градирни, причем установленные в канале обтекатель 6 и завихритель 7 обеспечивают плавный выход потока и придают ему тангенциальное направление. Закрученный поток воздуха создает в нижней части градирни большой вихрь. Одновременно потоки воды по внутренней образующей поверхности сопл 9 по спиральным траекториям стекают в нижнюю часть градирни, где встречаются с большим воздушным вихрем и еще некоторое время свободно витают в объеме в виде капель. Таким образом в нижней части градирни, в которой отсутствует традиционно применяемый ороситель, создается вторая зона охлаждения. Затем воздух из нижнего объема градирни через сопла 9 проходят в верхний объем. Причем общая площадь проходных сечений сопл 9 рассчитана так, что скорость движения воздуха, в них в несколько раз превышает скорость движения в вентиляционном канале 3. При этом потоки воздуха, вследствие их контакта с ниспадающими закрученными потоками воды, также движутся по спиральным, но восходящим траекториям, т.е. в объеме сопл 9 встречаются два сильно турбулизированных перекрестно-вихревых потока (фиг. 2), обеспечивая интенсивный тепломассообмен - третья зона эффективного охлаждения. Далее воздух попадает в верхнюю часть градирни, где перемешивается с потоками уже частично охлажденной в эжекторах воды и здесь происходит ее доохлаждение - четвертая зона охлаждения. Т. к. оси эжекторов 10 в плане ориентированы под углом α < 90^o к боковым стенкам верхнего бассейна 8, то вырывающиеся из форсунок 11 струи воды увлекают за собой воздух, создавая тенденцию вихревого движения и в верхней части градирни, что также улучшает процесс теплообмена.

Такая конструкция и организация потоков теплоносителей уменьшают гидроаэродинамическое сопротивление и значительно снижает потребляемую мощность вентилятора вследствие инжекции дополнительного количества воздуха за счет бросовой энергии, превносимой водяным потоком, при одновременном повышении эффективности процесса тепломассообмена и, в конечном итоге, более глубоком охлаждении оборотной воды.

Изобретение может быть использовано для охлаждения оборотной воды. Градирня содержит малый бассейн над вентиляционным каналом, водораспределительный узел выполнен в виде системы эжекторов, инжектирующих дополнительное количество воздуха за счет бросовой энергии водяного потока, а в днище верхнего бассейна смонтированы сопла, реализующие перекрестно-вихревое движение теплоносителей, и в полой нижней части градирни капли витают в вихревом, воздушном потоке, т.е. градирня имеет четыре зоны эффективного теплообмена с вихревым движением потоков теплоносителей. Изобретение позволяет снизить удельное энергопотребление градирни и повысить степень охлаждения оборотной воды. 3 ил.

Вентиляторная градирня, содержащая корпус, водораспределительный узел, нижний поддон для сбора воды, верхний бассейн, отличающаяся тем, что содержит малый бассейн, расположенный над вентиляционным каналом, водораспределительный узел выполнен в виде системы эжекторов, инжектирующих дополнительное количество воздуха за счет бросовой энергии водяного потока, а в днище верхнего бассейна смонтированы сопла, реализующие перекрестно-вихревое движение теплоносителей, и в полой нижней части градирни капли витают в вихревом, воздушном потоке, т. е. градирня имеет четыре зоны эффективного теплообмена с вихревым движением потоков теплоносителей.